RGB светодиодты жасаушы ағаш: 15 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

Біздің жергілікті жасаушылар кеңістігі желтоқсан айына (2018) Main Street -те көрсетілетін ағашқа демеушілік көрсетті. Миға шабуыл кезеңінде біз дәстүрлі әшекейлердің орнына ағашқа светодиодтардың күлкілі мөлшерін қою туралы идеямен келдік. Бір нәрсені жоғарыдан жасауды ұнататын жасаушылар ретінде біз анимация ойнай алатын ағаш көңілді ғана емес, сонымен қатар шу шығарады деп шештік.

Мен арнайы жарықдиодты контроллерлерді қолданатын кейбір шешімдерді зерттедім және жақын көздің бұлай жасамайтынын шештім. Мен Adafruit -тің «FadeCandy» жарықдиодты контроллерлерін қолдану бойынша тамаша оқулығымен кездестім. Бұл ұқыпты тақта Burning Man -да бірнеше рет ойнады және көптеген жақсы мысалдармен жұмыс жасады. Ағаш FadeCandy тақталарының көмегімен басқарылатын және 5В 60А бір қуат көзінен қуат алатын жеке адрестелетін RGB светодиодты 24 штаммнан тұрады. Raspberry Pi микро-USB кабельдері арқылы FadeCandy тақталарына анимация береді, олар өз кезегінде жеке жарық диодты жіптерге қосылады. Жіптер жоғарыда көрсетілгендей конус / ағаш пішінін қалыптастыру үшін радиалды түрде орналасады.

Бұл қондырғының бір ерекшелігі - бұл бір рет қолданумен шектелмейді. Жарық диодты жіптерді көптеген пішіндерді, оның ішінде кәдімгі ескі торды жасау үшін өзгертуге болады. Біз бұл қондырғыны көктемде келесі Mini MakerFaire үшін интерактивті көрме / ойын жасау үшін қайта қолданамыз деп үміттенеміз.

1 -қадам: бөлшектер тізімі

• 2x - 5V WS2811 жарық диодты жолақтар (20 жіп x 50 пиксель = 1000 пиксель)
• 5х - 3 істікшелі су өткізбейтін қосқыштар (5 пакет)
• 24x - 12MM RGB монтаж жолақтары
• 3x - Adafruit FadeCandy жарықдиодты контроллері
• 6x - Қуатты тарату блоктары
• 1х - 5В 60А (300 Вт) қуат көзі
• 1x- RJ-45 тескіш розеткалар (10 пакет)
• 2x - 22 AWG қуат сымы (65 фут)
• 1x - Андерсон қосқыш жиынтығы
• 1x - 12 AWG кірістірілген сақтандырғыш ұстағыштары
• 3x - 2x8 қысқыш қосқыш корпусы
• 1х - 0,1 дюймдік аналық қысқыш түйреуіштер (100 пакет)
• 6x - су өткізбейтін электр қораптары
• 3x - 20А сақтандырғышы
• 1x - компьютердің қуат кабелі
• 1x - Raspberry Pi 3
• 1x - MicroSD картасы
• 24 фут - CAT5/CAT6 кабелі
• 15 фут - 12 AWG сымы (қызыл және қара)
• 6x - RJ -45 қысқыш ұштары
• 2х - 4х8 парақ 3/4 дюймдік фанера
• 2х4 бұрышты темір
• 200x - ілмектер
• ~ 144x - су өткізбейтін қосқыштар (қосымша, бірақ уақытты үнемдейтін)
• Дәнекер
• Жылуды азайту
• Қаптау

2 -қадам: Электр жүйесіне шолу

Жоғарыда келтірілген диаграммада көрсетілгендей, ағаштың электр жүйесін бірнеше негізгі компоненттерге бөлуге болады: басқару қорабы, қуат қосқыш қораптары, деректерді тарату қораптары және жарық диодты жолақтар. Басқару қорабында 5В 60А қуат көзі мен Raspberry Pi орналасқан. Data Junction қораптарында FadeCandy жарықдиодты контроллері бар. Қуат қосылу қораптарында жарық диодты жолақтарға энергияны (5V & GND) таратуға арналған шиналар бар. Қосу қораптарының әрбір жұбы (бір деректер + бір қуат) сегіз жарықдиодты тізбекті басқарады. Бұл жобада светодиодтардың 24 тізбегі қолданылғандықтан, қосқыш қораптардың үш жиынтығы бар (барлығы алты).

*Жоғарыда көрсетілген диаграммада қате бар, CAT6 кабелі 0 (Strand 0-7) (Strands 0-3) және CAT6 Cable 1 (Strand 7-15) (Strand 4-7) болуы керек.

3 -қадам: Су өткізбейтін қосқыштарды бекітіңіз

Ағаш ашық ауада қолдануға арналған болғандықтан, барлық байланыстардың су өткізбейтін болуына ерекше назар аударылды. Ұқсас ішкі жобаны жасағысы келетіндер үшін, су өткізбейтін коннекторларды жарықдиодты жолақтармен бірге жеткізілетін 3 істікшелі JST коннекторларының пайдасына елемеуге болады. Бұл жобада көп жұмыс су өткізбейтін коннекторларды жіптерге дәнекерлеуге кетті.

Орнату үшін біз қолданыстағы JST коннекторын светодиодтан ажыратып, орнына 3 істікшелі су өткізбейтін коннекторды қостық. Светодиодты жолақтың «кіріс» жағындағы коннекторды қосу үшін абай болу керек, жарық диодты жолақтардағы деректер байланысы бағытталған. Біз әр жарық диодты шамада кіші көрсеткі бар екенін анықтадық. Біз бастапқыда үш сымның әрқайсысын светодиодты жылытуға, жылытуға және ысытуға арналған техниканы қолдана отырып жалғадық. Ақыр соңында біз бұл су өткізбейтін қосқыштарды қолдануға көштік, бұл уақытты үнемдеуге мүмкіндік берді.

Қуат/деректер жағы (яғни, светодиодты жіптердің қосылатын жағы), біз қуат/жерге 22 AWG сымын және деректер/жерге CAT6 кабелін қолдандық. Әрбір CAT6 кабелінде төрт бұралған жұп бар, сондықтан біз бір CAT6 кабеліне төрт жарықдиодты жіпті қосуға болады. Жоғарыдағы диаграммада 3 істікшелі светодиодты жіп 4 сымға (5В, GND, Деректер) қалай бөлінетіні көрсетілген. Төрт сымды үш сымға қосу бұл жобаны құрастыру кезінде түсінбеушілікке әкелгендей болды. Ең бастысы - су өткізбейтін қосқышта екі негіз (Data + Power) біріктірілген.

Әрбір CAT6 кабелі FadeCandy тақтасына қосылған RJ-45 әйелдер корпусына қосылған RJ-45 қосқышымен тоқтатылды. CAT6 сымдары FadeCandy тақталарына тікелей дәнекерленген болуы мүмкін, бірақ қажет болған жағдайда жөндеуді жеңілдету үшін қосқыштарды қосуды жөн көрдік. Ағашты физикалық түрде жинау кезінде өзімізге икемділік беру үшін біз ұзындығы 48 дюймдік сымдарды жасадық.

4 -қадам: FadeCandy тақталарына қосқыштарды қосыңыз

Біз сатып алған FadeCandy тақталары тақырыптармен бірге келмеді, керісінше 0,1 дюйм қашықтықта екі қатар болды. Ақырында біз FadeCandys CAT6 кабельдеріне стандартты RJ-45 «тескіш» розеткалары арқылы қосылады деп шештік. FadeCandy ауыстыру қажет болған жағдайда (біз жасадық!), біз сонымен қатар әрбір FadeCandy тақтасына 0,1 дюймдік түйреуіштерді қостық. Біз 0,1 дюймдік жалғағыштарға қосылу үшін RJ-45 саңылау розеткасына бекітілген сегіз сымның әрқайсысына аналық қысқыш түйреуіштерді қостық. Әр сымға түйреуіштерді қысудан басқа, мен түйреуіштерді болдырмау үшін аздап дәнекерлеп қостым. Әрине, мен бұл дәнекерлеудің «амалын» мен түйреген түйреуіштердің жартысы маған тиіп кеткеннен кейін ғана білдім.

5 -қадам: жарық диодты аралық жолақтарға салыңыз

Бірнеше форум жазбаларын оқығаннан кейін және ұқсас ағаштарды жасаған басқа адамдардың кейбір бейнелерін көргеннен кейін, пластикалық аралықтарды қолдану қайталанатын элемент болып көрінді. Жолақтар светодиодтардың аралықтарын жеке қажеттіліктерге сәйкес реттеуге мүмкіндік береді және жарықдиодты жолақтарды ағаштың жоғарғы және төменгі сақиналары арасында созуға мүмкіндік береді. Жарық диодының өлшемі аралық тесіктердің өлшеміне сәйкес келуі керек (біздің жағдайда 12мм), сондықтан әрбір жеке жарық диодты аралықтардағы тесіктерге тығыз орналасады. Біз светодиодты зиг-загқа қоюды шештік, осылайша 24 светодиодтар ағаштың айналасында 48 бағанды құрайды.

Біз дәл осы сәтте жарық диоды үшін қосымша «тесіктер» жасауға мәжбүр еткен қателік жасадық. Біз жолақтарды екіге бөлеміз, осылайша бізде 48 ұзындық аралықтары болады. Біз анықтағандай, әрбір сегіз футтық аралықта 96 тесік бар (әр дюйм) және оларды тесікке екіге бөлу бізде жарықдиодты жолақ үшін төрт тесік қысқа болатынын білдіреді. Біздің қателігімізге назар аударыңыз және бұл үшін алдын ала есеп беріңіз! Біз, сайып келгенде, тесіктерді қосу үшін кейбір «кеңейтімдерді» лазермен кесеміз.

Кеңейткіш жақшаларды лазермен кесу үшін қолданылатын векторлық файл төменде берілген («TreeLightBracket.eps»)

6 -қадам: Қуат қосқыш қораптарын жинаңыз

Қуатты тарататын үш қорапта әрқайсысы екі автобус барынан тұрады. Бірінші жолақ 5В таратады, ал екіншісі GND таратады. Біздің ағаш көшеде қойылғандықтан, біз автобус торларын орналастыру үшін су өткізбейтін электр қораптарын қолдануды жөн көрдік. Біз әр желімді ыстық желіммен бекітіп, шортты болдырмау үшін әр жолақ пен корпустың арасына манила қалтасының қалдықтарын қостық. Әрбір қуат қосқыш қорабы бұрын сипатталған 22 AWG сымы арқылы сегіз жарықдиодты сымға қосылады. Әр қорап негізгі қуат көзіне 12 AWG сымы арқылы қосылады және тасымалдауды жеңілдету үшін «Андерсон» қосқышы бар.

7 -қадам: Деректерді қосатын қораптарды жинаңыз

Қуат тарату қораптарындағы қораптарды қолдана отырып, біз әрқайсысында бір FadeCandy тақтасы бар үш «деректер» тарату қораптарын жасадық. Raspberry Pi микро USB кабельдері осы қораптың ішіндегі FadeCandy тақталарына қосылады, ал CAT6 кабельдері RJ-45 аналық ұяларына қосылады. FadeCandy тақталарында үлкен бекіту тесіктері болмағандықтан, біз әр тақтаны фанер сынықтарына байлап қоямыз. Бұл фанера тақтаны электр қорабына қысқа тұйықталудан сақтайтын оқшаулағыш ретінде де қызмет етті.

8 -қадам: Сымды қуат көзі

Біз тапсырыс берген 5В 60А қуат көзінің монстрі бүкіл жобаға қуат береді. Қуатты қосатын үш қораптың әрқайсысы осы негізгі қуат көзіне 12 AWG сымымен қосылады. Әрбір байланыс қорабында Андерсон коннекторларының жеке жұбы және кез келген шортты оқшаулау үшін кіріктірілген 20А сақтандырғышы бар. Raspberry Pi осы қуат көзінен де қуат алады, мен мұны USB кабелін кесіп, қуат/жерге қосу сымдарын қоректендіру терминалдарына қосу арқылы жасадым. Бұл сымдар өте кішкентай болғандықтан, мен бұл қосылыстарға кернеуді жеңілдету үшін бірнеше ілмекті қостым. Қуат көзі айнымалы ток розеткасымен бірге келмеді, сондықтан мен стандартты компьютердің/монитордың қуат кабелін кесіп, бұрандалы қысқыш терминалдарға жалғадым. Сахнада абай болыңыз және жұмысыңызды үш рет тексеріңіз! Мен бұл Adafruit жобасы қуаттың қалай қосылғанын түсінуге өте пайдалы деп таптым.

9 -қадам: Raspberry Pi орнату

Мен Raspbian операциялық жүйесімен microSD картасын орнатып, FadeCandy серверін осында берілген нұсқауларды қолдана отырып орнатамын:

learn.adafruit.com/1500-neopixel-led-curta…

learn.adafruit.com/1500-neopixel-led-curta…

Мен OpenPixelControl репозиторийінде FadeCandy серверімен қарым -қатынас жасаудың керемет мысалдары бар екенін білдім. Ақырында мен Pi жүктелген кезде ағашта анимацияларды айналдыру үшін Python сценарийін жазуды аяқтадым. Ол бейнелерді біздің мақсатты ажыратымдылығымызда жүктейді, бейне арқылы кадр бойынша кадрға өтеді және әр кадрға FadeCandy басқару массивін жібереді. FadeCandy конфигурация файлы бірнеше тақтаны бір тақта сияқты интерфейске шығаруға мүмкіндік береді және өте таза интерфейс жасайды. Ағашты басқаратын питон сценарийі белгілі бір қалтадан файлдарды жүктеуге арналған. Осылайша, анимацияны реттеу бұл қалтадан бейне файлдарды қосу/жою сияқты қарапайым.

Ағашты тестілеу барысында мен microSD картасын бүлдірдім. Мен мұны тиісті өшіруді жасамай -ақ Pi -ден қуат алуымен байланыстырамын. Болашақ оқиғалардың алдын алу үшін мен түймені қостым және оны Pi -ді қауіпсіз түрде өшіру үшін конфигурацияладым. Сондай -ақ, мүмкін болған жағдайда, соңғы microSD картасының бірнеше сақтық көшірмесін жасадым.

Нағыз ағаштың барлық бөліктерін алудан бұрын мен OpenPixelControl git hub репозиторийін ашып, ішінен таза жарықдиодты тренажерды таптым. Мен бұл бағдарламаны жоғарыда айтылған анимациялық сценарийдің үлкен бөлігін тексеру үшін қолдандым. Тренажер әр жарықдиодты кеңістікте физикалық орналастыруды көрсететін конфигурация файлын алады (X, Y, Z деп ойлаңыз) және FadeCandy серверлік бағдарламасымен бірдей интерфейсті қолданады.

10 -қадам: анимация жасаңыз

Бұрын байланыстырылған Python сценарийі ажыратымдылығы 96х50 болған жағдайда ағашта кез келген бейне форматын ойната алады. Ағаштың ажыратымдылығы 48х25, бірақ мен бейнені ажыратымдылыққа (Қол тежегіші) түрлендіру үшін қолданған құралдың пиксель шегі 32 пиксельді құрады. Осы себепті мен ағаштың нақты ажыратымдылығын екі есе арттырдым, содан кейін Python сценарийіндегі барлық басқа пикселдерді таңдадым.

Мен анимацияның көпшілігінде қолданған процесс-g.webp

OpenPixelControl интерфейсін қолдана отырып, сіз үлгілерді бағдарламалық түрде құра аласыз. Алғашқы тестілеу кезінде мен «raver_plaid.py» python сценарийін аз қолдандым.

Біздің ағашқа қолданылатын анимациялар «makerTreeAnimations.zip» астында берілген.

11 -қадам: Электр жүйесін сынау

Электрлік/бағдарламалық қамтамасыз етудің барлық негізгі компоненттері қосылған кезде, бәрін тексеруге уақыт келді. Мен светодиодты жіптерді керу үшін қарапайым ағаш жақтау жасадым, ол кез келген жіптердің істен шыққанын анықтауға өте пайдалы болды (олар бірнеше болатын). Жоғарыдағы бейнелерде OpenPixelControl -тің консервіленген демо -нұсқасы және Mario анимациясымен жұмыс жасайтын Python сценарийі бейнеленген.

12 -қадам: жақтауды жасаңыз

Біз барлық жарықдиодты жіптерді ПВХ мен төбеден жасалған прототиптік жақтауға бекітеміз. Қажет болса, олардың орнын өзгерту үшін біз ілмектерді босаттық. Бұл керемет шешім болды, өйткені біз тік ПВХ жарықдиодты торды қатты бұзып, оның орнына CNC конструкциясына көштік деп шештік. Соңғы дизайн негізінен жоғарғы және төменгі ілмектерден тұрады. Төменгі ілмек ағаштың түбіне орнатылады және оның жоғарғы диаметрінен үлкен диаметрі бар (таңқаларлық емес), ағаштың жоғарғы жағында орнатылған. Жарық диодты жіптер конусты (немесе «ағашты») қалыптастыру үшін жоғарғы және төменгі ілмектер арасында өтеді.

Екі ілмек те CNC маршрутизаторындағы 3/4 дюймдік фанерден кесілген, ілмектердің векторлық файлы төменде бекітілген («TreeMountingPlates.eps»). Жоғарғы және төменгі ілмектер әрқайсысы екі дөңгелек екі бөліктен тұрады, олар толық құрайды. Біз екі бөлікті ағаштың айналасына бұтақтарды зақымдамай -ақ оңай бекітетін етіп жасадық. Біздің жергілікті CNC гуру жоғарғы және төменгі жақтау ілмектерін снежинкаларға айналдыру арқылы жақсы әсер етті. сонымен қатар жақтауды көтеру үшін біраз жылтыр қосылды.

13 -қадам: Төменгі дискіні / электрониканы орнатыңыз

Біз электрониканы (басқару қорапшасы, түйіспе қораптар) төменгі ілмек астына орнату үшін, жоғарыда айтылған төменгі ілмектің диаметрі бар басқа фанер кесіндісінен екі жарты шеңберді кесіп тастадық. Жоғарғы және төменгі ілмектер сияқты, ол екі бөлікке бөлінді, содан кейін орталық шеңбер бойымен қосылып, толық шеңбер құрылды. Диск жасыл түске боялған, бұл оны жаңбырдан қорғау үшін қажет. Біз барлық электронды қораптарды осы дисктің астына орнаттық, осылайша дискіде электрлік компоненттерге қолшатыр пайда болды. Сымның таза ұзындығын сақтау үшін сымның артық ұзындықтары оралып, қысылған.

14 -қадам: жақтауды ағашқа бекітіңіз

Жоғарғы және төменгі жақтау ілмектері құрғаған кезде, біз магистральды тұрақтандыруға көмектесу үшін ағаштан жасалған кастрюльге бірнеше ұзын бұрышты темірді түсірдік. Бұрыштық үтік сонымен қатар физикалық ағашқа штамм қоспай, жоғарғы және төменгі жақтау ілмектерін бекіту нүктелерін қамтамасыз етті. Жоғарғы ілмекке барлық жарық диодты жіптер бекітілгенде, біз үстіңгі сақина жинағын төбеден ілу үшін арқанның бір бөлігін қолдандық. Біз сақинаны қолмен ұстаудың орнына ағашқа баяу түсіру оңай екенін білдік. Үстіңгі сақина бұрыштық темірге бекітілгеннен кейін, біз төменгі сақинаны ағашқа бекітіп, жарықдиодты жіптерді төменгі ілмекке мықтап байлап қойдық. Төменгі (жасыл) диск барлық электроника бекітілген төменгі ілмектің астына тікелей орнатылды.

15 -қадам: жеткізу (міндетті емес)

Енді отырыңыз және (біздің) еңбегіміздің жемісін көріңіз! Біздің ағаш Солтүстік Литл -Рокта желтоқсанның барлық айында (2018) көрсетіледі. Мен көктемде біздің шағын MakerFaire үшін дисплейді қалай интерактивті етуге болатынын ойлаймын.

Сұрақтарыңыз бар ма? Түсініктемелерде сұраңыз!

«Жарқыл ет» байқауында екінші орын алды